KR101887145B1 - 냉풍 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉풍 발생장치에 관한 것으로서, 냉방효과가 우수한 냉동사이클을 이용하면서도 전기료를 절감할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 증발기(13)와, 압축기(14)와, 응축기(15)와, 팽창밸브(16)를 포함하는 냉동사이클을 이용하여 물을 냉각시키는 케이스(10)와, 차가워진 물을 순환시키면서 냉풍을 발생시키는 냉풍 발생부(20)를 포함하여 이루어지는 냉풍 발생장치에 있어서, 상기 케이스(10)는, 외통(10a)과 제1 내통(10b)으로 이루어진 단열 케이스로서, 상기 외통(10a)과 제1 내통(10b) 사이의 공간에는 발포재(11)가 충전되고, 상기 냉풍 발생부(20)는, 냉수 공급배관(21) 및 냉수 배출배관(22)과 연결되고, 그 내부에 송풍팬(25)이 구비되며, 상기 냉수 공급배관(21)에 차가워진 물을 냉풍 발생부(20)로 공급하기 위한 펌프(23)가 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

냉풍 발생장치{Cold Air Generating Apparatus}

본 발명은 차가운 공기를 방출하는 냉풍 발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 냉동사이클 원리를 이용하여 물을 냉각시킨 후, 차가워진 물을 공기와 열교환시키는 과정에서 냉풍을 발생시킴으로써, 종래의 에어컨에 비해 전기료를 대폭 절약할 수 있는 냉풍 발생장치에 관한 것이다.

차가운 공기를 방출하는 냉풍 발생장치로 에어컨(Air Conditioner)이 있다. 상기 에어컨은 냉방 효과는 우수하지만 전기 소모가 많다는 단점이 있다.

상기한 에어 컨디셔너는 냉동사이클의 원리를 이용한 것으로서, 증발기(蒸發器, Evaporator)는, 압축기(壓縮機, Compressor), 응축기(凝縮器, Condenser), 팽창밸브(Expansion Valve)를 포함하여 구성된다.

상기한 에어컨은, HFC, CO₂ 등의 냉매를 압축-응축-팽창-증발시키면서 일정한 공간 내부의 온도를 낮추고 있다.

증기 압축식 냉동사이클의 과정을 살펴보면, 액체상태의 냉매는 팽창밸브를 통과하면서 온도와 압력이 강하된다. 이는 냉매를 저온 저압의 상태로 만들어 냉매가 증발기에서 용이하게 기체로 증발하도록 하기 위한 것이다.

증발기로 유입된 액체상태의 냉매는, 외부로부터 증발잠열(Latent Heat)을 흡수하여 증발하면서 과열증기로 상변화를 하게 된다.

이 과정에서 주위의 온도를 낮추게 되는데, 이때 송풍팬(Fan)을 작동시켜 온도가 낮아진 증발기 주위의 공기를 외부로 송풍함으로써, 일정한 공간 내부의 온도를 낮출 수 있다.

증발기에서 과열증기로 변화된 냉매는, 압축기에 의해 다시 액화하기 쉬운 고온 고압의 가스상태로 압축된다.

상기한 고온 고압 상태의 냉매가스는, 응축기를 거치면서 다시 액체상태의 냉매로 상변화를 하게 된다.

즉 압축기에서 압축된 고온 고압의 냉매가스는, 응축기에서 외부로 열을 전달하면서 냉각되어 액체상태로 변화하게 된다.

상기 응축기를 통과하면서 액화된 냉매는, 팽창밸브나 오리피스(Orifice)등을 거치면서 온도와 압력이 강하하게 된다.

팽창밸브를 통과한 저온 저압의 냉매는 다시 증발기로 보내져 순환하면서 냉동사이클을 구성하게 된다.

즉 상기 응축기는 외부와 열전달을 하면서 주위의 온도를 상승시키고, 증발기는 외부와 열전달을 하면서 주위의 온도를 하강시키는 역할을 한다.

에어컨은 주로 상기한 증기 압축식 냉동사이클을 이용하고 있는데, 상기한 냉동사이클을 사용하는 에어컨은, 냉방 효과는 우수하지만 전기의 소모량이 아주 많다는 문제점이 있다.

이에 따라 산업 현장 등과 같이 넓은 지역을 냉방할 경우에는 적합하지 않다는 단점이 있다.

한편 본 발명과 관련된 선행기술을 검색한 결과 다수의 특허문헌이 검색되었으며, 그 중 일부를 소개하면 다음과 같다.

특허문헌 1은, 전원에 의해 열전현상으로 냉기 또는 온기를 공급하는 적어도 하나 이상의 열전소자, 상기 열전소자의 전면에 배치되며 상기 열전소자에서 공급된 냉기 또는 온기를 저장할 수 있는 냉매(온매)를 포함하는 후면 축냉온조; 상기 후면 축냉온조의 전면에 배치되며 구동 모터의 회전축에 의해 회전하는 팬; 및 일단이 후면 축냉온조에 연결되며 타단이 상기 팬의 전면까지 연장된 히트파이프;를 포함하여 구성되는 열전소자를 이용한 냉온풍 발생장치에 대해 기재하고 있다.

특허문헌 2는, 냉기발생수단이 설치된 몸체의 외부 둘레에 진공부가 형성됨으로써 송풍기를 통하여 상기 냉기발생수단으로 공급되는 에어가 상기 냉기발생수단에 의해 냉기로 열교환될 때에 상기 진공부에 의해 외부온도의 영향을 받지 않도록 함으로써 열교환 효율이 향상됨을 물론, 그에 따른 에너지 손실을 최소화할 수 있고, 또 열전소자의 냉각을 효과적으로 시킬 수 있도록 한 전기식 냉풍장치에 대해 기재하고 있다.

특허문헌 3은, 외부 공기를 유입부를 경우 내부로 유입시키고 유입된 공기를 열교환부를 경유하면서 온도를 낮춘 다음에 이를 급송팬에 의하여 급송시켜 배출부를 경유 외부로 배출시키도록 이루어지는 통상의 냉풍장치에 있어서, 냉매의 역할을 하는 냉수를 활용하여 고압으로 분무 확산시켜 기화시키는 과정에서 주변의 열을 순간적으로 흡수하는 현상을 활용하되, 냉매의 역할을 수행하는 물을 저장하기 위하여 저장탱크 형태로 이루어지는 저장부, 상기 저장부로부터의 물의 분무확산을 위하여 가압이 이루어지고 배관 및 펌프를 포함하여 설치되는 가압부, 그리고 상기 가압부로부터 가압된 물을 노즐을 경유하여 분무가 이루어지고 냉풍을 위한 열교환이 이루어지며, 열교환후에 응결되는 물은 상기 저장부로 회수가 이루어지는 열교환부가 밀폐된 순환계 형태로 구성되고, 외부 공기가 상기 열교환부를 경유하면서 온도가 낮추는 냉풍장치에 대해 기재하고 있다.

KR 10-1396529 B1 KR 10-2012-0076097 A KR 20-0358735 Y1

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉방효과가 우수한 냉동사이클을 이용하면서도 전기료를 절감할 수 있는 냉풍 발생장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 각종 산업 현장 등에서 국부적인 냉방을 할 필요가 있는 경우 유용하게 사용할 수 있는 냉풍 발생장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 증발기와, 압축기와, 응축기와, 팽창밸브를 포함하여 이루어져 물을 냉각시키는 케이스와, 차가워진 물을 순환시키면서 냉풍을 발생시키는 냉풍 발생부를 포함하여 이루어지는 냉풍 발생장치에 있어서, 상기 케이스는, 외통과 제1 내통으로 이루어진 부재로서, 상기 외통과 제1 내통 사이의 공간에는 발포재가 충전되고, 상기 냉풍 발생부는, 냉수 공급배관 및 냉수 배출배관과 연결되고, 그 내부에 송풍팬이 구비되며, 상기 냉수 공급배관에 차가워진 물을 냉풍 발생부로 공급하기 위한 펌프가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 증발기는 상기 제1 내통의 상부에 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1 내통의 하부에 온도 센서가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 발포재는 폴리우레탄으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 케이스는, 상기 외통과 제1 내통 사이의 공간에 진공부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 케이스는, 상기 제1 내통의 안쪽에 제2 내통이 더 구비되고, 외통과 상기 제1 내통 사이에 발포재가 충전되고, 상기 제1 내통과 상기 제2 내통 사이의 공간에 진공부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 냉수 공급배관 및 냉수 배출배관의 외주에 단열재가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 물을 일정온도로 냉각시킨 이후 물이 일정온도로 상승되기 전까지는 냉동사이클을 작동시키지 않아도 되므로, 전기료를 대폭 절감할 수 있는 효과가 있다.

이에 따라 각종 산업 현장에서 국부적인 냉방을 필요로 할 때 아주 유용하게 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉풍 발생장치의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 케이스의 단면도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 케이스의 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

<제1 실시예>

도 1은 본 발명의 제1 실시예를 도시한 것이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 냉풍 발생장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 증발기(13)와, 압축기(14)와, 응축기(15)와, 팽창밸브(16)를 포함하여 이루어지는 냉동사이클을 이용한다.

상기 증발기(13)는, 팽창밸브(16)에서 온도와 압력이 낮아진 저온 저압의 냉매를 공급받아 기체로 증발하도록 한다.

상기 증발기(13)에서 액체상태의 냉매는, 외부로부터 증발잠열을 흡수하여 증발하면서 기체상태인 과열증기로 상변화를 하게 된다.

이때 주위의 온도를 빼앗아 케이스(10) 내부에 저장된 물의 온도를 낮추게 된다.

상기 압축기(14)는, 과열증기로 상변화된 냉매를 고온 고압의 가스 상태로 압축하여 이를 응축기(15)로 공급한다.

상기 응축기(15)는, 고온 고압의 냉매가스를 외부 공기와의 열교환에 의해 냉각하여 다시 액체상태로 변화시킨다.

상기 팽창밸브(16)는, 응축기(15)를 통과하면서 액체상태로 변화된 냉매의 온도와 압력을 강하시켜, 저온 저압의 냉매가 증발기(13)에서 용이하게 기체로 증발할 수 있도록 한다.

즉 상기 증발기(13)는 외부와 열전달을 하면서 주위의 온도를 하강시키는 열교환기이고, 응축기(15)는 외부와 열전달을 하면서 주위의 온도를 상승시키는 열교환기이다.

본 발명에서는 상기 증발기(13)가 케이스(10)의 내부에 구비되어 있으므로, 케이스(10) 내부에 저장된 물을 냉각시킬 수 있다.

또한 본 발명은 상기한 냉동사이클에 의해 물을 냉각시키는 케이스(10)를 구비한다.

본 발명에 따른 케이스(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 외통(10a)과 제1 내통(10b)으로 이루어진 단열 케이스로서, 상기 외통(10a)과 제1 내통(10b) 사이의 공간에는 발포재(11)가 충전된다.

상기 케이스(10)는 원통 또는 사각통 형상으로 이루어지는 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다.

상기 외통(10a)과 제1 내통(10b) 사이의 공간에 구비되는 발포재(11)는 폴리우레탄으로 형성될 수 있다.

그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 단열성능을 구비한 재질이면 어느 단열재를 사용하여도 무방하다.

상기한 단열 케이스의 구조에 의해, 물을 일정 온도로 냉각시킬 수 있고, 일정 온도로 차가워진 물의 온도가 상승하는 것을 최대한 억제할 수 있다.

본 발명에 따른 증발기(13)는, 상기 제1 내통(10b)의 상부에 구비되는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.

상기 제1 내통(10b)의 하부에는 온도 센서(12)가 더 구비된다.

상기 온도 센서(12)는, 컨트롤러(도시 생략)와 연결되어, 케이스(10) 내부의 물의 온도를 감지하여 냉동사이클의 작동을 제어하는 역할을 한다.

즉, 냉동사이클을 작동시켜 케이스(10) 내부의 물을 일정 온도로 낮춘 후에는 냉동사이클의 작동을 정지시키고, 일정 시간이 경과하여 물의 온도가 일정온도 이상으로 상승하게 되면, 다시 냉동사이클을 작동시킨다.

이에 따라 냉동사이클을 계속 작동시키지 않아도 되므로, 전기료를 절감할 수가 있다.

본 발명에 따른 냉풍 발생부(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉수 공급배관(21) 및 냉수 배출배관(22)에 의해 케이스(10)와 연결된다.

상기 냉풍 발생부(20) 내부의 배관은, 열교환 효율을 최대한 증가시키기 위해 지그재그 형상으로 배치된다.

또한 상기 냉수 공급배관(21) 및 냉수 배출배관(22)의 외주에는 단열재가 더 구비되는 것이 바람직하다.

상기한 구조에 의해 물의 온도가 상승하는 것을 최대한 억제할 수가 있다.

상기 냉수 공급배관(21)을 통해 공급된 물은, 냉풍 발생부(20)에서 공기와 열교환 과정을 거친 후 냉수 배출배관(22)을 통해 다시 케이스(10)로 순환된다.

또한 상기 냉풍 발생부(20)의 입구 및 출구 부위의 냉수 공급배관(21) 및 냉수 배출배관(22)에는, 밸브(24)가 각각 설치되어 있다.

또한 상기 냉수 공급배관(21)에는, 케이스(10)에서 냉각된 물을 냉풍 발생부(20)로 공급하기 위한 펌프(23)가 설치된다.

상기 냉풍 발생부(20)의 내부에 구비된 송풍팬(25)은, 차가워진 물이 냉풍 발생부(20)에서 공기와 열교환을 하는 과정에서 발생하는 냉기를 외부로 송풍한다.

이하 본 발명에 따른 냉풍 발생장치의 작용 효과를 설명한다.

먼저 컨트롤러(도시 생략)에서 원하는 온도를 설정한 후, 냉방사이클을 작동시켜 케이스(10) 내부에 저장된 물의 온도를 하강시킨다.

케이스(10) 내부의 물의 온도가 일정 온도 이하로 하강하면, 펌프(23)를 작동시켜 차가워진 물을 냉수 공급배관(21)을 통해 냉풍 발생부(20)로 공급한다.

냉풍 발생부(20)로 공급된 차가운 물은, 공기와 열교환을 하면서 냉풍 발생부(20) 내부의 온도를 하강시킨다.

이때 냉풍 발생부(20) 내부에 구비된 송풍팬(25)을 작동시키면, 차가워진 공기를 냉풍 발생부(20)의 외부로 송풍할 수가 있다.

상기 냉풍 발생부(20)에서 열교환을 마친 물은, 냉수 배출배관(22)을 통해 다시 케이스(10)로 순환된다.

냉방성능의 측면에서 보면, 증기 압축식 냉동사이클을 이용한 에어컨의 성능이 가장 우수하다고 볼 수 있다.

그러나 상기한 에어컨은, 전기의 소모가 많아 장소가 오픈되어 있는 산업 현장에서는 실제로 사용하기가 어려운 것이 현실이다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 냉동사이클에 의해 냉각된 공기를 바로 공급하는 것이 아니라, 먼저 물을 냉각시킨 후 냉각된 물과 공기를 열교환시키는 과정에서 냉풍을 공급하고 있다.

또한 물의 온도가 일정 온도로 낮아진 후에는 냉동사이클을 작동을 중단시키고, 물의 온도가 일정 온도로 상승한 경우에만 다시 냉동사이클을 작동시킨다.

이에 따라 물의 온도를 일정 온도로 냉각시킨 후에는, 물이 일정 온도로 상승하기 전까지 냉동사이클을 가동하지 않아도 되므로, 전기료를 대폭 절감할 수가 있다.

또한 케이스(10)가 단열 케이스로 구성되고, 냉수 공급배관(21) 및 냉수 배출배관(22)을 단열재로 감싸고 있으므로, 물의 온도 상승을 최대한 억제할 수가 있다.

이에 따라 본 발명은 각종 산업 현장에서 국부적인 냉방을 할 필요가 있는 경우에 아주 유용하게 사용할 수 있다.

<제2 실시예>

도 2는 본 발명의 제2 실시예를 도시한 것이다.

본 발명의 제2 실시예는, 상기 제1 실시예에서 케이스의 구조를 변경한 것이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 케이스(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 외통(10a)과 제1 내통(10b) 사이의 공간에 진공부(A)가 형성된다.

그 이외의 사항은 상기한 제1 실시예의 경우와 동일하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.

<제3 실시예>

도 3은 본 발명의 제3 실시예를 도시한 것이다.

본 발명의 제3 실시예는, 상기 제1 실시예에서 케이스의 구조를 변경한 것이다.

본 발명의 제3 실시예에 따른 케이스(10)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 내통(10b)의 안쪽에 제2 내통(10c)이 더 구비된다.

또한 외통(10a)과 상기 제1 내통(10b) 사이에는 발포재(11)가 충전되고, 상기 제1 내통(10b)과 상기 제2 내통(10c) 사이의 공간에는 진공부(A)가 형성된다.

본 발명의 제3 실시예에 의하면 케이스(10)의 단열성능을 더욱 향상시킬 수가 있다.

그 이외의 사항은 상기한 제1 실시예의 경우와 동일하다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것으로서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능 하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

10: 케이스(Case)
10a: 외통
10b: 제1 내통
10c: 제2 내통
11: 발포재
12: 온도 센서(Sensor)
13: 증발기
14: 압축기
15: 응축기
16: 팽창밸브
20: 냉풍 발생부
21: 냉수 공급배관
22: 냉수 배출배관
23: 펌프(Pump)
24: 밸브(Valve)
25: 송풍팬
A: 진공부

Claims (7)

1. 증발기(13)와, 압축기(14)와, 응축기(15)와, 팽창밸브(16)를 포함하는 냉동사이클을 이용하여 물을 냉각시키는 케이스(10)와, 차가워진 물을 순환시키면서 냉풍을 발생시키는 냉풍 발생부(20)를 포함하여 이루어지는 냉풍 발생장치에 있어서,
   상기 케이스(10)는,
   외통(10a)과, 상기 외통(10a)의 안쪽에 구비되는 제1 내통(10b)과, 상기 제1 내통(10b)의 안쪽에 구비되는 제2 내통(10c)으로 이루어진 단열 케이스로서,
   상기 외통(10a)과 제1 내통(10b) 사이의 공간에는 발포재(11)가 충전되고,
   상기 발포재(11)는 폴리우레탄으로 이루어지며,
   상기 제1 내통(10b)과 제2 내통(10c) 사이의 공간에 진공부(A)가 형성되고,
   상기 냉풍 발생부(20)는,
   냉수 공급배관(21) 및 냉수 배출배관(22)과 연결되고, 그 내부에 송풍팬(25)이 구비되며,
   상기 냉수 공급배관(21)에 차가워진 물을 냉풍 발생부(20)로 공급하기 위한 펌프(23)가 설치되고,
   상기 증발기(13)는 상기 제1 내통(10b)의 상부에 구비되며,
   상기 냉수 공급배관(21) 및 냉수 배출배관(22)의 외주에 단열재가 더 구비되고,
   상기 제1 내통(10b)의 하부에 온도 센서(12)가 더 구비되며,
   상기 냉풍 발생부(20)에서 송풍팬(25)에 의해 냉풍을 송풍하는 것을 특징으로 하는 냉풍 발생장치.
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